硕士论文：地形信息对栅格数字地形分析中适宜尺度选择的影响

呼雪梅（2014年夏季毕业）

指导教师：秦承志 副研究员

摘要

栅格数字高程模型（DEM）固有的尺度特征给以栅格DEM为基本输入的数字地形分析带来各种尺度问题，其中适宜尺度（主要包括适宜分辨率，以及用于局域地形属性计算时的适宜分析窗口）的确定是一个普遍关心的重要问题。现有常用的适宜尺度选择方法可利用不同的地形信息获得结果，但采用不同地形信息时所得结果间是否具有一致性？该问题还缺乏研究。本文选用三个不同地形特征的研究区，对利用不同地形信息所得到的适宜尺度结果进行实验分析，旨在为栅格数字地形分析中涉及多尺度问题的研究与应用提供方法选择依据。

在适宜分辨率的选择方面，本文针对现有的局部方差法，分别利用高程、坡度、剖面曲率、水平曲率四种地形信息来刻画尺度效应曲线并确定相应的DEM适宜分辨率，对各研究区所得的适宜分辨率进行对比分析。分析结果表明：

1）采用剖面曲率或水平曲率所得适宜分辨率结果基本相同，但采用坡度所得出的适宜分辨率则有明显区别（更粗），而高程信息不适用于该方法；一种地形属性的不同算法对适宜分辨率结果的影响不明显；

2）复合地形特征的研究区所得到的适宜分辨率区间均明显宽于在地形条件相对单一的研究区所得结果，总体而言，越是在平缓地形为主的研究区中，采用不同地形信息所得的适宜分辨率结果越相近；

3）采用坡度信息时，研究区越是以山区地形条件为主，所得的适宜分辨率越粗，有悖于一般的地学经验；而采用曲率信息时，则是在复合地形特征的研究区所得到的适宜分辨率会比在地形条件相对单一的研究区所得的适宜分辨率略粗。表明当前方法存在不合理之处，对于适宜分辨率选择问题还有待方法完善。

在适宜分析窗口的选择方面，本文针对现有的多窗口局部地表形态刻画法，分别利用坡度和剖面曲率地形信息来刻画尺度效应曲线并确定相应的DEM适宜分析窗口，对所得的适宜分析窗口进行对比分析。分析结果表明：当采用不同地形信息时，所得的适宜分析窗口结果明显不同。但进一步的实验分析发现，该方法所识别出的随空间变化的适宜分析窗口结果，与传统所用的全局固定3×3窗口相比，在实际应用于坡度计算时结果没有明显差别。因此该方法有效性存疑，尚不能作为确定适宜分析窗口的有效方法，还需进一步开展方法研究，以设计出合理有效的方法来识别出随空间变化的适宜分析窗口。

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论文的部分内容可见于：

秦承志，呼雪梅. 栅格数字地形分析中的尺度问题研究方法. 地理研究，2014，33（2）：270-283.

呼雪梅，秦承志*. 地形信息对确定DEM适宜分辨率的影响分析. 地理科学进展，2014，33（1）：50-56.